IDENTIFIKASI KARBOHIDRAT

IDENTIFIKASI  KARBOHIDRAT DAN REAKSI-REAKSI KARBOHIDRAT

Pengertian karbohidrat

Karbohidrat atau Hidrat Arang adalah suatu zat gizi yang fungsi utamanya sebagai penghasil enersi, dimana setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Walaupun lemak menghasilkan enersi lebih besar, namun karbohidrat lebih banyak di konsumsi sehari-hari sebagai bahan makanan pokok, terutama pada negara sedang berkembang.

Karbohidrat banyak ditemukan pada serealia (beras, gandum, jagung, kentang dan sebagainya), serta pada biji-bijian yang tersebar luas di alam.

Secara umum definisi karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung atom Karbon, Hidrogen dan Oksigen, dan pada umumnya unsur Hidrogen clan oksigen dalam komposisi menghasilkan H2O. Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber bahan makan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Fungsi karbohidrat yaitu, untuk sumber energi, pemanis pada makanan, penghemat protein, pengatur metabolisme lemak, penawar racun, baik untuk yang terkena konstipasi (sembelit), dan masih banyak lagi manfaat-manfaat yang lainnya.
Pada umumnya karbohidrat merupakan zat padat berwarna putih yang sukar larut dalam pelarut organik tetapi larut dalam air (kecuali beberapa polisakarida).

Berdasarkan reaksi hidrolisis dan ukuran molekulnya, karbohidrat dibedakan menjadi karbohidrat sederhana (monosakarida dan disakarida) dan karbohidrat kompleks (polisakarida).

1. Karbohidrat Sederhana

Karbohidrat sederhana sangat mudah dikenali melalui rumus empirisnya, karena perbandingan antara atom karbon, hidrogen, dan oksigennya yaitu 1:2:1, contohnya adalah C₃H₆O₃ (triosa) atau C₅H₅O₁₀ (pentosa). Selain itu, karbohidrat sederhana umumnya juga dapat diidentifikasi melalui tata namanya yang sesuai dengan jumlah atom karbon yang terdapat dalam molekul, contohnya adalah triosa yang memiliki 3 atom karbon, pentosa yang memilik 5 atom karbon, dan heksosa yang memilik 6 atom karbon. Berdasarkan jumlah molekulnya, karbohidrat sederehana dibagi menjadi monosakarida dan polisakarida.

Monosakarida (Gula Sederhana)

Deskripsi Monosakarida

Monosakarida (gula sederhana) merupakan karbohidrat yang paling sederhana dan tidak dapat diurai atau dihidrolisis lagi menjadi karbohidrat yang lebih sederhana.

Struktur Monosakarida

Monosakarida dapat berupa aldosa atau ketosa. Semua monosakarida mempunyai atom C asimetris. Dalam hal ini, atom C asimetris terjadi jika atom karbon mengikat empat gugus yang berbeda. Pada dasarnya struktur monosakarida dapat digambarkan dengan menggunakan struktur yang dikemukakan oleh Emil Fischer yang dikenal sebagai konformasi Fischer dan struktur lingkaran yang dikemukakan oleh Tollens dan direalisasikan oleh Haworth yang dikenal sebagaistruktur Haworth.

1. Struktur Monosakarida menurut Konformasi Fitcher

Struktur-struktur monosakarida yang digambarkan pada gambar 1.1, dan 1.2 merupakan contoh-contoh konformasi Fitcher. Berdasarkan gambar  1.1, dapat terlihat bahwa glukosa dan galaktosa mempunyai rumus dan struktur molekul yang sama tetapi keduanya berbeda konfigurasi. Keduanya merupakan isomer optik. Keadaan ini disebabkan karena monosakarida mempunyai atom C asimetris.

Struktur setiap monosakarida terdiri dari dua konfigurasi yaitu D dan L. Konfigurasi-konfigurasi tersebut didasarkan pada arah gugus OH pada atom C asimetris nomor terbesar. Berdasarkan konformasi Fitcher, jika gugus tersebut mengarah ke kanan, maka monosakarida ditandai dengan D, sedangkan jika gugus tersebut mengarah ke kiri, maka monosakarida ditadai dengan L seperti pada gambar 1.2.

2.      Struktur Monosakarida menurut Struktur Haworth

Pada dasarnya, setiap konformasi Fitcher dapat diubah menjadi struktur Haworth, seperti gambar berikut ini.

 

Disakarida
Deskripsi Disakarida

Disakarida terdiri dari dua buah monosakarida yang terikat melalui sintesis dehidrasi yang membentuk suatu rantai. Ketika disakarida terbentuk, maka air akan dihilangkan, sehingga proses pembentukannya disebut sintesis dehidrasi. Disakarida dapat dibelah menjadi dua buah monosakarida sederhana dengan menggunakan air kembali (hidrolisis). Contoh-contoh disakarida adalah sukrosa (glukosa + fruktosa), laktosa (glukosa + galaktosa), dan maltosa (glukosa + glukosa).

Struktur Disakarida

• Sukrosa

Sukrosa merupakan disakarida umum yang dihasilkan oleh beberapa tumbuhan, seperti tebu dan bit. Jika sukrosa dihidrolisis, maka akan dihasilkan glukosa dan fruktosa).  Struktur sukrosa sebagai berikut.

 

Sukrosa tidak dapat mereduksi pereaksi Fehling, Benedict, dan Tollens. Hal ini karena gugus aldehid sukrosa terikat pada fruktosa. Selain itu, sukrosa juga tidak dapat difermentasi.

• Laktosa dan Maltosa

Laktosa merupakan jenis disakarida lainnya yang biasanya dikenal dengan gula susu. Hal ini karena laktosa diproduksi secara alamiah dalam susu. Jika laktosa dihidrolisis, maka akan dihasilkan glukosa dan galaktosa. Dalam hal ini, hidrolisis laktosa dapat terjadi dengan bantuan enzim laktase. Laktosa tidak dapat difermentasi, tetapi dapat mereduksi pereaksi Fehling, Benedict dan Tollens. Struktur laktosa sebagai berikut.

 

Maltosa merupakan disakarida yang terdiri dari dua molekul glukosa. Oleh karena itu, jika laktosa dihidrolisis, maka akan dihasilkan dua buah molekul glukosa. Dalam hal ini, hidrolisis laktosa dapat terjadi dengan bantuan enzim maltase. Secara alamiah, maltosa tidak terdapat dalam keadaan bebas, tetapi dapat dibuat melalui hidrolisis zat pati (amilum) dengan bantuan enzim amilase. Maltosa dapat difermentasi membentuk etanol dan dapat mereduksi pereaksi Fehling, Benedict dan Tollens. Struktur maltosa sebagai berikut.

 

2.   Karbohidrat Kompleks

Karbohidrat sederhana dapat dikombinasikan satu sama lain untuk membentuk karbohidrat kompleks. Saat dua karbohidrat sederhana saling terikat satu sama lain, maka terbentuk disakarida. Saat tiga karbohidrat sederhana saling terikat satu sama lain, maka terbentuk trisakarida. Pada umumnya, sebuah karbohidrat kompleks yang lebih besar dari disakarida dan trisakarida disebut polisakarida.

Polisakarida

Deskripsi Polisakarida

Polisakarida merupakan rantai yang panjang dari molekul-molekul gula yang terikat bersama-sama. Di antara polisakarida yang paling terkenal adalah selulosa. Selulosa membentuk dinding sel tumbuhan dan para ilmuwan memperkirakan bahwa lebih dari satu triliun ton selulosa disintesis tumbuhan setiap tahunnya. Selain selulosa, contoh polisakarida lainnya adalah amilum (zat pati).

Struktur Polisakarida

Gambar berikut ini menunjukkan struktur selulosa dan amilum.

 

 Selulosa merupakan polimer yang berantai panjang dan tidak bercabang. Suatu molekul tunggal selulosa merupakan polimer rantai lurus dari 1,4’-β-D-glukosa. Hidrolisis selulosa dalam HCl 4% dalam air menghasilkan D-glukosa.

 

Amilosa adalah polimer linier dari α-D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4-α. Dalam satu molekul amilosa terdapat 250 satuan glukosa atau lebih. Amilosa membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan iodium. Warna ini merupakan uji untuk mengidentifikasi adanya pati.

Molekul amilopektin lebih besar dari amilosa. Strukturnya bercabang. Rantai utama mengandung α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4′-α. Tiap molekul glukosa pada titik percabangan dihubungkan oleh ikatan 1,6′-α.

Ada beberapa metode uji kualitatif karbohidrat :

1. Uji Molisch
            Adalah uji untuk membuktikan adanya karbohidrat. Uji ini efektif untuk berbagai senyawa yang dapat di dehidrasi menjadi furfural atau substitusi furfural oleh asam sulfat pekat. Senyawa furfural akan membentuk kompleks dengan α-naftol yang dikandung pereaksi Molisch dengan memberikan warna ungu pada larutan.
2. Uji Benedict
            Adalah uji untuk membuktikan adanya gula pereduksi. Gula pereduksi adalah gula yang mengalami reaksi hidrolisis dan bisa diurai menjadi sedikitnya dua buah monosakarida. Karateristiknya tidak bisa larut atau bereaksi secara langsung dengan Benedict, contohnya semua golongan monosakarida, sedangkan gula non pereduksi struktur gulanya berbentuk siklik yang berarti bahwa hemiasetal dan hemiketalnya tidak berada dalam kesetimbangannya, contohnya fruktosa dan sukrosa. Dengan prinsip berdasarkan reduksi Cu2+ menjadi Cu+ yang mengendap sebagai Cu2O berwarna merah bata. Untuk menghindari pengendapan CuCO3 pada larutan natrium karbonat (reagen Benedict), maka ditambahkan asam sitrat. Larutan tembaga alkalis dapat direduksi oleh karbohidrat yang mempunyai gugus aldehid atau monoketon bebas, sehingga sukrosa yang tidak mengandung aldehid atau keton bebas tidak dapat mereduksi larutan Benedict.
3. Uji Barfoed
            Adalah uji untuk membedakan monosakarida dan disakarida dengan mengontrol kondisi pH serta waktu pemanasan. Prinsipnya berdasarkan reduksi Cu2+ menjadi Cu+. Reagen Barfoed mengandung senyawa tembaga asetat.
4. Uji Seliwanoff
            Prinsipnya berdasarkan konversi fruktosa menjadi asam levulinat dan hidroksimetil furfural oleh asam hidroklorida panas dan terjadi kondensasi hidroksimetilfurfural dengan resorsinol yang menghasilkan senyawa berwarna merah, reaksi ini spesifik untuk ketosa. Sukrosa yang mudah dihidrolisis menjadi glukosa dan fruktosa akan memberikan reaksi positif dengan uji seliwanoff yang akan memberikan warna jingga pada larutan.

5. Uji Hidrolisis Pati
            Pati dan iodium membentuk ikatan kompleks berwarna biru. Pati dalam suasana asam bila dipanaskan dapat terhidrolisis menjadi senyawa yang lebih sederhana, hasilnya diuji dengan iodium yang akan memberikan warna biru sampai tidak berwarna dan hasil akhir ditegaskan dengan uji Benedict.